CN108364323A - 一种雪花模型生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种雪花模型生成方法及装置，该方法包括：针对未计算区中的各节点：创建节点对应的各个节点，将创建的各节点存入欲结晶区，并移出该节点；针对欲结晶区中的各节点：基于结晶区计算节点的结晶饱和度；该结晶饱和度不小于阈值时，移出该节点并结束，否则根据该当节点的结晶进度计算其结晶耗时；确定欲结晶区中各节点的结晶耗时中的最小值；针对欲结晶区中的各节点：节点的结晶耗时等于最小值时，将其移存入未计算区和结晶区，否则更新其结晶进度；在判断出达到预设展示条件时，根据结晶区中各节点以生成雪花模型，否则，再次执行节点创建，如此循环。从凝结饱和度的角度来模拟雪花的生成，故本方案能够提高所生成雪花模型的仿真度。

Description

一种雪花模型生成方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种雪花模型生成方法及装置。

背景技术

雪花是由水结晶而生成，其结晶学特性属于六方晶系。雪花的结晶过程存在4个结晶轴，其中，3个辅轴在同一平面，任意相邻两辅轴之间成60°夹角，主轴垂直于这个平面。一般情况下，主轴的结晶速度远慢于辅轴，故可以考虑对二维的雪花模型的生成。

目前，基于雪花真实形状，模拟出简单的雪花模型。

但是，现有的雪花模型较为简单粗略，故仿真度较低。

发明内容

本发明提供了一种雪花模型生成方法及装置，能够提高所生成雪花模型的仿真度。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种雪花模型生成方法，包括：

S1：针对未计算区中的每一个第一节点均执行：创建当前第一节点对应的至少一个节点，并将所述至少一个节点存入欲结晶区，以及将所述当前第一节点从所述未计算区中移出；

S2：针对所述欲结晶区中的每一个第二节点均执行：根据结晶区中的每一个节点，计算当前第二节点的结晶饱和度；判断所述结晶饱和度是否不小于预设饱和度阈值，若是，将所述当前第二节点从所述欲结晶区中移出，并结束当前流程，否则，根据所述当前第二节点的结晶进度，计算所述当前第二节点的结晶耗时；

S3：根据所述欲结晶区中的每一个节点的结晶耗时，确定其中的最小值；

S4：针对所述欲结晶区中的每一个第三节点均执行：判断当前第三节点的结晶耗时是否等于所述最小值，若是，将所述当前第三节点分别移存入所述未计算区和结晶区，否则，更新所述当前第三节点的结晶进度；

S5：判断当前是否达到预设展示条件，若是，根据所述结晶区中的每一个节点，生成雪花模型，否则，执行S1。

进一步地，所述S1中，所述创建当前第一节点对应的至少一个节点，包括：基于预设的3个辅轴，创建当前第一节点对应的至少一个节点；

其中，所述3个辅轴位于同一平面，且任意相邻的两个所述辅轴间的夹角为60°；

所述当前第一节点与所述至少一个节点中的每一个节点间的距离相等。

进一步地，所述S2中，所述计算当前第二节点的结晶饱和度，包括：基于公式一，计算当前第二节点的结晶饱和度；

所述公式一包括：

其中，B为所述当前第二节点的结晶饱和度；n为预设结晶层数；N_i为所述结晶区中，所述当前第二节点附近的第i层结晶层上的节点个数；k(i)为所述第i层结晶层的饱和度权重，其中，i为自变量，k(i)为因变量。

进一步地，该方法还包括：根据公式二，计算所述预设饱和度阈值；

所述公式二包括：

其中，F为所述预设饱和度阈值；f为位于区间[0，1]中的任一随机浮点数；m为种子节点的预设最大结晶层数；q为所述种子节点的任一层结晶的理论轴数；k(j)为所述种子节点的第j层结晶层的饱和度权重，其中，j为自变量，k(j)为因变量。

进一步地，所述S2中，所述计算所述当前第二节点的结晶耗时，包括：基于公式三，计算所述当前第二节点的结晶耗时；

所述公式三包括：

T＝Y×B

其中，T为所述当前第二节点的结晶耗时，Y为所述当前第二节点的结晶进度，B为所述当前第二节点的结晶饱和度。

进一步地，所述S4中，所述更新所述当前第三节点的结晶进度，包括：基于公式四，计算所述当前第三节点的结晶进度，并将所述当前第三节点的结晶进度更新为计算出的结晶进度；

所述公式四，包括：

其中，P为计算出的所述当前第三节点的结晶进度，1为统一预定的结晶进度初始值，t_min为所述最小值，B′为所述当前第三节点的结晶饱和度。

进一步地，在所述S1之前，进一步包括：将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区，确定所述种子节点的展示坐标；

所述S1中，进一步包括：根据所述当前第一节点的展示坐标，确定所述至少一个节点中的每一个节点的展示坐标；

所述S5，包括：判断所述S4的执行次数是否达到预设次数，若是，根据所述结晶区中的每一个节点的展示坐标，将所述结晶区的每一个节点对应展示在图形上，以形成相应的雪花模型，否则，执行S1。

进一步地，该方法还包括：将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区时，记录当前的第一时间；

在所述S4中，在判断出所述当前第三节点的结晶耗时等于所述最小值时，进一步包括：计算当前时间和所述最小值的加和，以获得所述当前第三节点的结晶生成时间；

所述S5中，在判断出当前达到预设展示条件时，进一步包括：计算当前时间和所述最小值的加和，以获得第二时间；

在所述S5之后，进一步包括：针对所述结晶区中的每一个第四节点均执行：根据所述第一时间、所述第二时间和当前第四节点的结晶生成时间，计算所述当前第四节点的透明度；根据所述透明度，对所述雪花模型中的所述当前第四节点进行相应透明度渲染。

进一步地，所述计算所述当前第四节点的透明度，包括：根据公式五，计算所述当前第四节点的透明度；

所述公式五包括：

其中，α为所述当前第四节点的透明度，d为位于区间(0，1)范围内的任一数值，T_e为所述第二时间，T_t为所述当前第四节点的结晶生成时间，T_s为所述第一时间。

第二方面，本发明提供了一种雪花模型生成装置，包括：

第一处理单元，用于针对未计算区中的每一个第一节点均执行：创建当前第一节点对应的至少一个节点，并将所述至少一个节点存入欲结晶区，以及将所述当前第一节点从所述未计算区中移出；

第二处理单元，用于针对所述欲结晶区中的每一个第二节点均执行：根据结晶区中的每一个节点，计算当前第二节点的结晶饱和度；判断所述结晶饱和度是否不小于预设饱和度阈值，若是，将所述当前第二节点从所述欲结晶区中移出，并结束，否则，根据所述当前第二节点的结晶进度，计算所述当前第二节点的结晶耗时；

第三处理单元，用于根据所述欲结晶区中的每一个节点的结晶耗时，确定其中的最小值；

第四处理单元，用于针对所述欲结晶区中的每一个第三节点均执行：判断当前第三节点的结晶耗时是否等于所述最小值，若是，将所述当前第三节点分别移存入所述未计算区和结晶区，并触发第五处理单元，否则，更新所述当前第三节点的结晶进度，并触发所述第五处理单元；

所述第五处理单元，用于判断当前是否达到预设展示条件，若是，触发所述展示单元，否则，触发所述第一处理单元；

所述展示单元，用于根据所述结晶区中的每一个节点，生成雪花模型。

进一步地，所述第一处理单元，具体用于基于预设的3个辅轴，创建当前第一节点对应的至少一个节点；

其中，所述3个辅轴位于同一平面，且任意相邻的两个所述辅轴间的夹角为60°；

所述当前第一节点与所述至少一个节点中的每一个节点间的距离相等。

进一步地，该雪花模型生成装置还包括：预处理单元，用于将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区，确定所述种子节点的展示坐标；

所述第一处理单元，还用于根据所述当前第一节点的展示坐标，确定所述至少一个节点中的每一个节点的展示坐标；

所述第五处理单元，具体用于判断所述第四处理单元的执行次数是否达到预设次数，若是，触发所述展示单元，否则，触发所述第一处理单元；

所述展示单元，具体用于根据所述结晶区中的每一个节点的展示坐标，将所述结晶区的每一个节点对应展示在图形上，以形成相应的雪花模型。

进一步地，该雪花模型生成装置还包括：预处理单元，用于将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区时，记录当前的第一时间；

所述第四处理单元，还用于在判断出所述当前第三节点的结晶耗时等于所述最小值时，计算当前时间和所述最小值的加和，以获得所述当前第三节点的结晶生成时间；

所述第五处理单元，还用于在判断出当前达到预设展示条件时，计算当前时间和所述最小值的加和，以获得第二时间；

所述展示单元，还用于针对所述结晶区中的每一个第四节点均执行：根据所述第一时间、所述第二时间和当前第四节点的结晶生成时间，计算所述当前第四节点的透明度；根据所述透明度，对所述雪花模型中的所述当前第四节点进行相应透明度渲染。

本发明提供了一种雪花模型生成方法及装置，该方法包括：针对未计算区中的各节点：创建节点对应的各个节点，将创建的各节点存入欲结晶区，并移出该节点；针对欲结晶区中的各节点：基于结晶区计算节点的结晶饱和度；该结晶饱和度不小于阈值时，移出该节点并结束，否则根据该当节点的结晶进度计算其结晶耗时；确定欲结晶区中各节点的结晶耗时中的最小值；针对欲结晶区中的各节点：节点的结晶耗时等于最小值时，将其移存入未计算区和结晶区，否则更新其结晶进度；在判断出达到预设展示条件时，根据结晶区中各节点以生成雪花模型，否则，再次执行节点创建，如此循环。从凝结饱和度的角度来模拟雪花的生成，故本发明能够提高所生成雪花模型的仿真度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种雪花模型生成方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的一种结晶模型的示意图；

图3是本发明一实施例提供的另一种雪花模型生成方法的流程图；

图4是本发明一实施例提供的一种雪花模型实例的示意图；

图5是本发明一实施例提供的另一种雪花模型实例的示意图；

图6是本发明一实施例提供的再一种雪花模型实例的示意图；

图7是本发明一实施例提供的再一种雪花模型实例的示意图；

图8是本发明一实施例提供的再一种雪花模型实例的示意图；

图9是本发明一实施例提供的再一种雪花模型实例的示意图；

图10是本发明一实施例提供的一种雪花模型生成装置的示意图；

图11是本发明一实施例提供的另一种雪花模型生成装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种雪花模型生成方法，可以包括以下步骤：

步骤101：针对未计算区中的每一个第一节点均执行：创建当前第一节点对应的至少一个节点，并将所述至少一个节点存入欲结晶区，以及将所述当前第一节点从所述未计算区中移出。

步骤102：针对所述欲结晶区中的每一个第二节点均执行：根据结晶区中的每一个节点，计算当前第二节点的结晶饱和度；判断所述结晶饱和度是否不小于预设饱和度阈值，若是，将所述当前第二节点从所述欲结晶区中移出，并结束当前流程，否则，根据所述当前第二节点的结晶进度，计算所述当前第二节点的结晶耗时。

步骤103：根据所述欲结晶区中的每一个节点的结晶耗时，确定其中的最小值。

步骤104：针对所述欲结晶区中的每一个第三节点均执行：判断当前第三节点的结晶耗时是否等于所述最小值，若是，将所述当前第三节点分别移存入所述未计算区和结晶区，否则，更新所述当前第三节点的结晶进度。

步骤105：判断当前是否达到预设展示条件，若是，根据所述结晶区中的每一个节点，生成雪花模型，否则，执行步骤101。

本发明实施例提供了一种雪花模型生成方法，针对未计算区中的各节点：创建节点对应的各个节点，将创建的各节点存入欲结晶区，并移出该节点；针对欲结晶区中的各节点：基于结晶区计算节点的结晶饱和度；该结晶饱和度不小于阈值时，移出该节点并结束，否则根据该当节点的结晶进度计算其结晶耗时；确定欲结晶区中各节点的结晶耗时中的最小值；针对欲结晶区中的各节点：节点的结晶耗时等于最小值时，将其移存入未计算区和结晶区，否则更新其结晶进度；在判断出达到预设展示条件时，根据结晶区中各节点以生成雪花模型，否则，再次执行节点创建，如此循环。从凝结饱和度的角度来模拟雪花的生成，故本发明实施例能够提高所生成雪花模型的仿真度。

在本发明一个实施例中，请参考图2所示的结晶模型，所述步骤101中，所述创建当前第一节点对应的至少一个节点，包括：基于预设的3个辅轴，创建当前第一节点对应的至少一个节点；

其中，所述3个辅轴位于同一平面，且任意相邻的两个所述辅轴间的夹角为60°；

所述当前第一节点与所述至少一个节点中的每一个节点间的距离相等。

如图2所示，图2中的X轴、M轴、N轴可以为所述的3个辅轴，X轴、M轴间夹角为60°，M轴、N轴间夹角为60°，X轴、N轴间夹角为60°。

根据当前节点创建至少一个节点后，由于当前节点和各创建的新节点间的距离相等，故在图2中，存在3个节点组成的每一个小三角形，即可以为正三角形，比如由点C₀、C₁₀₁、C₁₀₆组成的一个正三角形。详细地，基于图2，结晶模型的每一层结晶层中的各节点，可以组成一个正六边形。

详细地，上述X轴和图2中的Y轴，可以组成标志节点位置的两个相互垂直的坐标轴。如此，当种子节点，即C₀处的坐标已知时，可以间接确定出每一个节点的坐标。比如，C₀处坐标为(w，z)，且任意相邻两节点间距离为d时，C₁₀₁处坐标为(w+d，z)，C₁₀₆处坐标为(w+d/2，)。如此，基于C₁₀₆处节点创建新的节点时，各新节点的坐标可以根据C₁₀₆处坐标，结合其与C₁₀₆处节点间的对应关系进行确定。

基于上述内容，在本发明一个实施例中，在所述步骤101之前，进一步包括：将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区，确定所述种子节点的展示坐标；

所述步骤101中，进一步包括：根据所述当前第一节点的展示坐标，确定所述至少一个节点中的每一个节点的展示坐标；

所述步骤105，包括：判断所述步骤104的执行次数是否达到预设次数，若是，根据所述结晶区中的每一个节点的展示坐标，将所述结晶区的每一个节点对应展示在图形上，以形成相应的雪花模型，否则，执行步骤101。

详细地，结晶模型的生成，首先是在种子节点位置处结晶，并依次外扩，完成其他各结晶层。如此，在循环开始之前，首先可以将种子节点存入未计算区和结晶区，并确定其展示坐标。

详细地，综合考虑系统计算量及雪花模型的仿真度，上述预设次数优选地可以为500次。即每执行一次上述步骤101至步骤104既可以认为完成了一次循环，当循环执行次数达到500次时，即可根据结晶区中各节点的展示坐标，在图形上进行对应展示。

详细地，为方便系统运行，本发明实施例中可以存在3个区：未计算区、欲结晶区和结晶区。

对于未计算区：其内的各个节点处可以结晶，且针对任一节点，可以根据该节点创建相关的其他新的节点，相应新的节点创建后，即可将节点移出未计算区，并将创建的节点存入欲结晶区。

对于欲结晶区：其内的各个节点处，是否可以结晶需要基于判断来确定。若结晶饱和度不小于预设饱和度阈值，不易结晶，直接从欲结晶区移出；若结晶饱和度小于预设饱和度阈值，当前时刻可以结晶。但因各结晶点结晶速度可能不同，结晶速度快的节点结晶后，会对结晶速度慢的正在结晶节点的结晶速度造成影响，故当前时刻可以结晶但不保证后续仍能结晶，是否可以结晶需要进行下一循环并进行判断。

对于结晶区：与未计算区相比，相同的是，其内的各个节点处可以结晶。不同的是，对于结晶区，无需针对任一节点来创建新节点。基于结晶区中的各节点，可以实时计算欲结晶区中各节点的结晶耗时，进而确定其能否完成结晶。

详细地，结晶饱和度可以理解为结晶点生成难度，结晶饱和度越大，越难以结晶。

详细地，节点按照类型，可以分为种子节点和非种子节点，非种子节点又分为端节点和轴节点。比如，请参照图2，C₀处为种子节点，其他任一位置处均为非种子节点。

可以看出，图2所示的结晶模型，种子节点附近存在有2层结晶层。基于类似的结晶生成趋势，每一层结晶层均存在有6个轴，轴两端位置处的节点为端节点，轴上的节点为轴节点。比如，在第1层结晶层中，C₁₀₅和C₁₀₆的连线对应有一轴，C₁₀₅和C₁₀₆处均为端节点。再比如，在第2层结晶层中，C₂₀₁和C₂₁₁的连线对应有一轴，C₂₀₁和C₂₁₁处均为端节点，C₂₁₂处为轴节点。

详细地，不同位置处节点的相邻节点的类型和个数存在差异。

请参考图2，假设存在情况1，情况1时的结晶进度为：目前仅C₀处、C₁₀₁～C₁₀₆处已结晶，且同时在C₂₀₁～C₂₁₂处，分别开始生成结晶。

以C₂₀₁处节点为例，其附近存在3层，第1层有1个结晶，在C₁₀₁处，第2层有3个结晶，分别在C₁₀₆处、C₀处、C₁₀₂处，第3层有3个结晶，分别在C₁₀₅处、C₁₀₄处、C₁₀₃处。

同理，以C₂₁₂处节点为例，其附近存在3层，第1层有2个结晶，分别在C₁₀₆处、C₁₀₁处，第2层有3个结晶，分别在C₁₀₅处、C₀处、C₁₀₂处，第3层有2个结晶，分别在C₁₀₄处、C₁₀₃处。

以上述情况1和图2为基础，在本发明一个实施例中，所述当前第一节点为种子节点时，所述至少一个节点的个数为6个；所述当前第一节点为非种子节点，且节点类型为端节点时，所述至少一个节点的个数为3个；所述当前第一节点为非种子节点，且节点类型为轴节点时，所述至少一个节点的个数为2个。

在本发明一个实施例中，所述步骤102中，所述计算当前第二节点的结晶饱和度，包括：基于下述公式(1)，计算当前第二节点的结晶饱和度；

其中，B为所述当前第二节点的结晶饱和度；n为预设结晶层数；N_i为所述结晶区中，所述当前第二节点附近的第i层结晶层上的节点个数；k(i)为所述第i层结晶层的饱和度权重，其中，i为自变量，k(i)为因变量。

在本发明一个实施例中，考虑到为保证所生成雪花模型的仿真度，优选地，上述公式(1)中，第i层结晶层的饱和度权重k(i)＝1/i。

基于上述内容，可以得出：对于任一当前分析节点，其相邻节点中，层数和任一结晶层中结晶的个数，均会对该当前分析节点的结晶饱和度造成不同影响。

如此，虽然在C₂₀₁～C₂₁₂处，结晶生成的开始时间相同，但各位置处的结晶饱和度不尽相同，故结晶速度存在不同，从而结晶耗时存在不同，如此，将存在部分位置处先完成结晶，其他位置处后完成结晶的情况。

比如，与C₂₁₂处相比，C₂₀₁处的节点先结晶。当C₂₁₂处的节点未完成结晶时，由于C₂₀₁处的节点完成结晶，且位于C₂₁₂处附近，故这一结晶的存在会对C₂₁₂处节点的结晶饱和度造成影响，从而导致其结晶饱和度的改变，进而影响其结晶速度和结晶耗时，这两个数值将发生相应改变。

如此，在上述步骤102中，需计算欲结晶区中各节点的结晶耗时，并找出其中的最小值，结晶耗时最小，相应节点最先结晶。当然，结晶耗时等于最小值的节点的个数为至少一个。

该最小值对应节点结晶完成后，整体结晶构架发生变化，对于欲结晶区中其他尚未完成结晶的节点，其是否能完成结晶需要再次进行判定。如此，将进入下一个循环，即再次执行上述步骤101至步骤105。

在下一个循环中，欲结晶区将包括有这一部分尚未完成结晶的遗留节点，还可以包括有在该循环中新创建的节点。这些遗留节点是否能够完成结晶，仍再次进行结晶饱和度与预设饱和度阈值的对比，以及后续再次进行与当前循环中最小结晶耗时的对比。同理，最小结晶耗时对应的节点可以结晶，并放入结晶区和未计算区，其他结晶耗时对应的节点遗留下来，进入再一个循环，如此类推。

详细地，在上述步骤101中，对于任一节点，创建其对应的新的节点，通常为创建该节点附近一层的各节点，在附近一层中，会存在一些已存在，或称为已结晶的节点，也会存在一些未存在，或称为未结晶的节点。这些未结晶的节点即为待创建的节点。

比如，请参考图2，基于上述情况1，未计算区中存在C₁₀₁～C₁₀₆处节点。以C₁₀₁处节点为例，其附近一层存在6个节点，其中，已有节点有3个，分别位于C₁₀₆处、C₀处、C₁₀₂处，待创建的节点有3个，分别位于C₂₁₂处、C₂₀₁处、C₂₀₂处。如此，需要在C₂₁₂处、C₂₀₁处、C₂₀₂处创建3个节点。

在本发明一个实施例中，综合考虑所生成雪花模型的仿真度以及计算机运算量，优选地，上述公式(1)中，预设结晶层数n＝5。

创建当前第一节点对应的至少一个节点时，若当前第一节点附近的结晶层数不大于5时，统计节点个数N_i时，需考虑相应每一层结晶层上的节点个数；当前第一节点附近的结晶层数大于5时，统计节点个数N_i时，仅考虑附近的第1层至第5层这5层结晶层上的节点个数。

在本发明一个实施例中，该方法可以进一步包括：根据下述公式(2)，计算所述预设饱和度阈值；

其中，F为所述预设饱和度阈值；f为位于区间[0，1]中的任一随机浮点数；m为种子节点的预设最大结晶层数；q为所述种子节点的任一层结晶的理论轴数；k(j)为所述种子节点的第j层结晶层的饱和度权重，其中，j为自变量，k(j)为因变量。

详细地，在上述公式(2)中，对于第j层结晶层，该层中的节点个数为：第j层结晶层的一根轴上的节点个数与轴数的乘积，再减去轴与轴之间共用的节点个数，即[(j+1)×q-q]＝q×j。

比如，以图2中的第2层结晶层为例，该层中的节点个数为：[(2+1)×6-6]＝12个。

在本发明一个实施例中，与上述公式(1)相对应地，考虑到为保证所生成雪花模型的仿真度，优选地，上述公式(2)中，第j层结晶层的饱和度权重k(j)＝1/j。

其中，k(j)＝1/j时，上述公式(2)可以简化为F＝f×m×q。假设预计如图2所示的结晶模型完成结晶后，种子节点附近存在500层，则m＝500。

在本发明一个实施例中，考虑到为保证所生成雪花模型的仿真度，优选地，上述公式(2)中，f＝0.5。

在本发明一个实施例中，所述步骤102中，所述计算所述当前第二节点的结晶耗时，包括：基于下述公式(3)，计算所述当前第二节点的结晶耗时；

T＝Y×B (3)

其中，T为所述当前第二节点的结晶耗时，Y为所述当前第二节点的结晶进度，B为所述当前第二节点的结晶饱和度。

详细地，结晶耗时可以为结晶进度除以结晶速度的商，且结晶速度可以为结晶饱和度的倒数。即，T＝Y/V，且V＝1/B。

详细地，对于任一节点，该节点开始结晶时，在上述公式(3)中，其结晶进度为单位1；该节点在结晶过程中时，在上述公式(3)中，其结晶进度为实时更新后的结晶进度，更新后的结晶进度介于0和1之间。

详细地，在上述步骤104中，对于欲结晶区中的结晶耗时大于最小值的节点，需要重新计算其结晶进度并更新。详细地，各节点的结晶进度的初始值相同。

仍以上述情况1和图2为基础来说明，举例来说，当前欲结晶区存在12个节点，分别位于C₂₀₁～C₂₁₂处。假设经计算，C₂₀₁、C₂₀₃、C₂₀₅、C₂₀₇、C₂₀₉、C₂₁₁处节点的结晶耗时均等于最小值，其他6个节点的结晶耗时相等，并大于该最小值。

以C₂₀₁和C₂₁₂为代表来说，假设结晶进度初始值为1，C₂₀₁处节点和C₂₁₂处节点的结晶饱和度均小于预设饱和度阈值，说明均可以结晶，但C₂₀₁处节点的结晶速度为5，结晶耗时为0.2，C₂₁₂处节点的结晶速度为4，结晶耗时为0.25。两者同时开始结晶，用时0.2之后，C₂₀₁处节点结晶完成，C₂₁₂处节点的结晶进度完成了0.8，剩余0.2，故可以将C₂₁₂处节点的结晶进度由1更新为0.2。进入下一循环后，假设经计算，C₂₁₂处节点的结晶速度为2，那么其结晶耗时为0.2/2＝0.1。

基于上述内容，在本发明一个实施例中，所述步骤104中，所述更新所述当前第三节点的结晶进度，包括：基于下述公式(4)，计算所述当前第三节点的结晶进度，并将所述当前第三节点的结晶进度更新为计算出的结晶进度；

其中，P为计算出的所述当前第三节点的结晶进度，1为统一预定的结晶进度初始值，t_min为所述最小值，B′为所述当前第三节点的结晶饱和度。

详细地，初始结晶进度减去已完成的那部分结晶进度，即可得到剩余的结晶进度。

基于上述内容，步骤105中生成的雪花模型中，各结晶节点的透明度相同。其中，各节点的结晶开始时刻，或结晶结束时刻不尽相同。比如，雪花模型中，节点越接近中心，节点越早结晶，节点越接近外围，节点越晚结晶。如此，可以基于结晶时间轴，对生成的雪花模型进行相应透明度渲染。

如此，在本发明一个实施例中，该方法可以进一步包括：将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区时，记录当前的第一时间；

在所述步骤104中，在判断出所述当前第三节点的结晶耗时等于所述最小值时，进一步包括：计算当前时间和所述最小值的加和，以获得所述当前第三节点的结晶生成时间；

所述步骤105中，在判断出当前达到预设展示条件时，进一步包括：计算当前时间和所述最小值的加和，以获得第二时间；

在所述步骤105之后，进一步包括：针对所述结晶区中的每一个第四节点均执行：根据所述第一时间、所述第二时间和当前第四节点的结晶生成时间，计算所述当前第四节点的透明度；根据所述透明度，对所述雪花模型中的所述当前第四节点进行相应透明度渲染。

在本发明一个实施例中，所述计算所述当前第四节点的透明度，包括：根据下述公式(5)，计算所述当前第四节点的透明度；

其中，α为所述当前第四节点的透明度，d为位于区间(0，1)范围内的任一数值，T_e为所述第二时间，T_t为所述当前第四节点的结晶生成时间，T_s为所述第一时间。

在本发明一个实施例中，可以使用区间(0，1)来代表透明度，1是不透明，0是透明。

在本发明一个实施例中，为优化渲染效果，提高雪花模型仿真度，优选地，在上述公式(5)中，d＝0.2。

详细地，上述第一时间可以为雪花模型对应的结晶生成开始时间，上述第二时间可以为雪花模型对应的结晶生成结束时间。

本发明实施例中，由于首先从种子节点开始结晶，故上述第一时间可以为将种子节点存入未计算区和结晶区时的时间。

本发明实施例中，由于循环执行次数达到预设次数时，结晶过程结束，故上述第二时间可以为最后一批节点完成结晶的时间。在上述步骤105中，达到预设展示条件时，最后一批节点开始结晶，故当前时间与该批节点的结晶耗时，即与当前确定出的最小值的加和，即可以作为雪花模型对应的结晶生成结束时间。

本发明实施例中，对于任一节点，节点结晶生成时间为其结晶进度为0时的时间。因此，在上述步骤104中，在判断出当前第三节点的结晶耗时等于确定出的最小值时，可以认为该当前第三节点开始结晶，故其结晶生成时间可以为当前时间与其结晶耗时，即与当前确定出的最小值的加和。如此，可以记录各节点的结晶生成时间。

举例来说，d＝0.2时，对于种子节点来说，T_t＝T_s，α＝1，故可以将种子节点的透明度渲染为不透明；对于最后一批结晶的节点来说，T_t＝T_e，α＝0.2，故可以将该批节点渲染为对应于值0.2的透明度。

如图3所示，本发明一个实施例提供了另一种雪花模型生成方法，具体包括以下步骤：

步骤301：将种子节点分别存入未计算区和结晶区，确定种子节点的展示坐标，记录当前的第一时间。

步骤302：针对未计算区中的每一个第一节点均执行：基于预设的3个辅轴，创建当前第一节点对应的至少一个节点；根据当前第一节点的展示坐标，确定至少一个节点中的每一个节点的展示坐标；将至少一个节点存入欲结晶区，以及将当前第一节点从未计算区中移出。

详细地，3个辅轴位于同一平面，且任意相邻的两个辅轴间的夹角为60°；当前第一节点与至少一个节点中的每一个节点间的距离相等。

详细地，当前第一节点为种子节点时，至少一个节点的个数为6个；当前第一节点为非种子节点，且节点类型为端节点时，至少一个节点的个数为3个；当前第一节点为非种子节点，且节点类型为轴节点时，至少一个节点的个数为2个。

步骤303：针对欲结晶区中的每一个第二节点均执行：根据结晶区中的每一个节点，计算当前第二节点的结晶饱和度；判断结晶饱和度是否不小于预设饱和度阈值，若是，将当前第二节点从欲结晶区中移出，并结束当前流程，否则，根据当前第二节点的结晶进度，计算当前第二节点的结晶耗时。

详细地，可以基于上述公式(1)，计算当前第二节点的结晶饱和度。

详细地，可以基于上述公式(2)，计算预设饱和度阈值。

详细地，可以基于上述公式(3)，计算当前第二节点的结晶耗时。

步骤304：根据欲结晶区中的每一个节点的结晶耗时，确定其中的最小值。

步骤305：针对欲结晶区中的每一个第三节点均执行：判断当前第三节点的结晶耗时是否等于最小值，若是，计算当前时间和最小值的加和，以获得当前第三节点的结晶生成时间，并将当前第三节点分别移存入未计算区和结晶区，否则，更新当前第三节点的结晶进度。

详细地，可以基于上述公式(4)，计算当前第三节点的结晶进度，并将当前第三节点的结晶进度更新为计算出的结晶进度。

步骤306：判断步骤305的执行次数是否达到预设次数，若是，计算当前时间和最小值的加和，以获得第二时间，并执行步骤307，否则，执行步骤302。

步骤307：根据结晶区中的每一个节点的展示坐标，将结晶区的每一个节点对应展示在图形上，以形成相应的雪花模型。

步骤308：针对结晶区中的每一个第四节点均执行：根据第一时间、第二时间和当前第四节点的结晶生成时间，计算当前第四节点的透明度；根据透明度，对雪花模型中的当前第四节点进行相应透明度渲染。

详细地，可以基于上述公式(5)，计算当前第四节点的透明度。

在本发明一个实施例中，当种子节点的展示坐标为(400,400)，预设结晶层数n＝5，随机浮点数f＝0.5，预设循环次数为100次时，经透明度渲染后的雪花模型可以如图4所示。

在本发明一个实施例中，当种子节点的展示坐标为(400,400)，预设结晶层数n＝5，随机浮点数f＝0.5，预设循环次数为500次时，经透明度渲染后的雪花模型可以如图5所示。

在本发明一个实施例中，当种子节点的展示坐标为(400,400)，预设结晶层数n＝2，随机浮点数f＝0.5，预设循环次数为500次时，经透明度渲染后的雪花模型可以如图6所示。

在本发明一个实施例中，当种子节点的展示坐标为(400,400)，预设结晶层数n＝3，随机浮点数f＝0.5，预设循环次数为500次时，经透明度渲染后的雪花模型可以如图7所示。

在本发明一个实施例中，当种子节点的展示坐标为(400,400)，预设结晶层数n＝4，随机浮点数f＝0.5，预设循环次数为500次时，经透明度渲染后的雪花模型可以如图8所示。

在本发明一个实施例中，当种子节点的展示坐标为(400,400)，预设结晶层数n＝6，随机浮点数f＝0.5，预设循环次数为500次时，经透明度渲染后的雪花模型可以如图9所示。

详细地，综合对比图4～图9，综合考虑雪花模型的仿真度和系统计算量，可以优选如下设置项：预设结晶层数n＝5，随机浮点数f＝0.5，预设循环次数为500次。

综上所述，本发明实施例中，经量化饱和度阈值，基于阈值设计欲结晶体的淘汰算法，从凝结饱和度的角度模拟雪花的生成，并基于时间轴量化结晶体的透明度，来渲染雪花，以使所生成雪花模型的仿真度大大提升。

如图10所示，本发明一个实施例提供了一种雪花模型生成装置，包括：

第一处理单元1001，用于针对未计算区中的每一个第一节点均执行：创建当前第一节点对应的至少一个节点，并将所述至少一个节点存入欲结晶区，以及将所述当前第一节点从所述未计算区中移出；

第二处理单元1002，用于针对所述欲结晶区中的每一个第二节点均执行：根据结晶区中的每一个节点，计算当前第二节点的结晶饱和度；判断所述结晶饱和度是否不小于预设饱和度阈值，若是，将所述当前第二节点从所述欲结晶区中移出，并结束，否则，根据所述当前第二节点的结晶进度，计算所述当前第二节点的结晶耗时；

第三处理单元1003，用于根据所述欲结晶区中的每一个节点的结晶耗时，确定其中的最小值；

第四处理单元1004，用于针对所述欲结晶区中的每一个第三节点均执行：判断当前第三节点的结晶耗时是否等于所述最小值，若是，将所述当前第三节点分别移存入所述未计算区和结晶区，并触发第五处理单元1005，否则，更新所述当前第三节点的结晶进度，并触发所述第五处理单元1005；

所述第五处理单元1005，用于判断当前是否达到预设展示条件，若是，触发所述展示单元1006，否则，触发所述第一处理单元1001；

所述展示单元1006，用于根据所述结晶区中的每一个节点，生成雪花模型。

在本发明一个实施例中，所述第一处理单元1001，具体用于基于预设的3个辅轴，创建当前第一节点对应的至少一个节点；

其中，所述3个辅轴位于同一平面，且任意相邻的两个所述辅轴间的夹角为60°；

所述当前第一节点与所述至少一个节点中的每一个节点间的距离相等。

在本发明一个实施例中，所述第二处理单元1002，具体用于基于上述公式(1)，计算当前第二节点的结晶饱和度。

在本发明一个实施例中，该雪花模型生成装置还可以基于上述公式(2)，预先计算所述预设饱和度阈值。

在本发明一个实施例中，所述第二处理单元1002，具体用于基于上述公式(3)，计算所述当前第二节点的结晶耗时。

在本发明一个实施例中，所述第四处理单元1004，具体用于基于上述公式(4)，计算所述当前第三节点的结晶进度，并将所述当前第三节点的结晶进度更新为计算出的结晶进度。

在本发明一个实施例中，请参考图11，该雪花模型生成装置还可以包括：

预处理单元1101，用于将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区，确定所述种子节点的展示坐标；

所述第一处理单元1001，还用于根据所述当前第一节点的展示坐标，确定所述至少一个节点中的每一个节点的展示坐标；

所述第五处理单元1005，具体用于判断所述第四处理单元1004的执行次数是否达到预设次数，若是，触发所述展示单元1006，否则，触发所述第一处理单元1001；

所述展示单元1006，具体用于根据所述结晶区中的每一个节点的展示坐标，将所述结晶区的每一个节点对应展示在图形上，以形成相应的雪花模型。

在本发明一个实施例中，请参考图11，该雪花模型生成装置还可以包括：

预处理单元1101，用于将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区时，记录当前的第一时间；

所述第四处理单元1004，还用于在判断出所述当前第三节点的结晶耗时等于所述最小值时，计算当前时间和所述最小值的加和，以获得所述当前第三节点的结晶生成时间；

所述第五处理单元1005，还用于在判断出当前达到预设展示条件时，计算当前时间和所述最小值的加和，以获得第二时间；

所述展示单元1006，还用于针对所述结晶区中的每一个第四节点均执行：根据所述第一时间、所述第二时间和当前第四节点的结晶生成时间，计算所述当前第四节点的透明度；根据所述透明度，对所述雪花模型中的所述当前第四节点进行相应透明度渲染。

在本发明一个实施例中，所述展示单元1006具体用于基于上述公式(5)，计算所述当前第四节点的透明度。

上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

综上所述，本发明的各个实施例至少具有如下有益效果：

1、本发明实施例中，针对未计算区中的各节点：创建节点对应的各个节点，将创建的各节点存入欲结晶区，并移出该节点；针对欲结晶区中的各节点：基于结晶区计算节点的结晶饱和度；该结晶饱和度不小于阈值时，移出该节点并结束，否则根据该当节点的结晶进度计算其结晶耗时；确定欲结晶区中各节点的结晶耗时中的最小值；针对欲结晶区中的各节点：节点的结晶耗时等于最小值时，将其移存入未计算区和结晶区，否则更新其结晶进度；在判断出达到预设展示条件时，根据结晶区中各节点以生成雪花模型，否则，再次执行节点创建，如此循环。从凝结饱和度的角度来模拟雪花的生成，故本发明实施例能够提高所生成雪花模型的仿真度。

2、本发明实施例中，经量化饱和度阈值，基于阈值设计欲结晶体的淘汰算法，从凝结饱和度的角度模拟雪花的生成，并基于时间轴量化结晶体的透明度，来渲染雪花，以使所生成雪花模型的仿真度大大提升。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个〃····〃”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种雪花模型生成方法，其特征在于，包括：

S1：针对未计算区中的每一个第一节点均执行：创建当前第一节点对应的至少一个节点，并将所述至少一个节点存入欲结晶区，以及将所述当前第一节点从所述未计算区中移出；

S2：针对所述欲结晶区中的每一个第二节点均执行：根据结晶区中的每一个节点，计算当前第二节点的结晶饱和度；判断所述结晶饱和度是否不小于预设饱和度阈值，若是，将所述当前第二节点从所述欲结晶区中移出，并结束当前流程，否则，根据所述当前第二节点的结晶进度，计算所述当前第二节点的结晶耗时；

S3：根据所述欲结晶区中的每一个节点的结晶耗时，确定其中的最小值；

S4：针对所述欲结晶区中的每一个第三节点均执行：判断当前第三节点的结晶耗时是否等于所述最小值，若是，将所述当前第三节点分别移存入所述未计算区和结晶区，否则，更新所述当前第三节点的结晶进度；

S5：判断当前是否达到预设展示条件，若是，根据所述结晶区中的每一个节点，生成雪花模型，否则，执行S1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述S1中，所述创建当前第一节点对应的至少一个节点，包括：基于预设的3个辅轴，创建当前第一节点对应的至少一个节点；

其中，所述3个辅轴位于同一平面，且任意相邻的两个所述辅轴间的夹角为60°；

所述当前第一节点与所述至少一个节点中的每一个节点间的距离相等。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述S2中，所述计算当前第二节点的结晶饱和度，包括：基于公式一，计算当前第二节点的结晶饱和度；

所述公式一包括：

其中，B为所述当前第二节点的结晶饱和度；n为预设结晶层数；N_i为所述结晶区中，所述当前第二节点附近的第i层结晶层上的节点个数；k(i)为所述第i层结晶层的饱和度权重，其中，i为自变量，k(i)为因变量；

和/或，

进一步包括：根据公式二，计算所述预设饱和度阈值；

所述公式二包括：

其中，F为所述预设饱和度阈值；f为位于区间[0，1]中的任一随机浮点数；m为种子节点的预设最大结晶层数；q为所述种子节点的任一层结晶的理论轴数；k(j)为所述种子节点的第j层结晶层的饱和度权重，其中，j为自变量，k(j)为因变量；

和/或，

所述S2中，所述计算所述当前第二节点的结晶耗时，包括：基于公式三，计算所述当前第二节点的结晶耗时；

所述公式三包括：

T＝Y×B

其中，T为所述当前第二节点的结晶耗时，Y为所述当前第二节点的结晶进度，B为所述当前第二节点的结晶饱和度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述S4中，所述更新所述当前第三节点的结晶进度，包括：基于公式四，计算所述当前第三节点的结晶进度，并将所述当前第三节点的结晶进度更新为计算出的结晶进度；

所述公式四，包括：

其中，P为计算出的所述当前第三节点的结晶进度，1为统一预定的结晶进度初始值，t_min为所述最小值，B′为所述当前第三节点的结晶饱和度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在所述S1之前，进一步包括：将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区，确定所述种子节点的展示坐标；

所述S1中，进一步包括：根据所述当前第一节点的展示坐标，确定所述至少一个节点中的每一个节点的展示坐标；

所述S5，包括：判断所述S4的执行次数是否达到预设次数，若是，根据所述结晶区中的每一个节点的展示坐标，将所述结晶区的每一个节点对应展示在图形上，以形成相应的雪花模型，否则，执行S1。

6.根据权利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于，

进一步包括：将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区时，记录当前的第一时间；

在所述S4中，在判断出所述当前第三节点的结晶耗时等于所述最小值时，进一步包括：计算当前时间和所述最小值的加和，以获得所述当前第三节点的结晶生成时间；

所述S5中，在判断出当前达到预设展示条件时，进一步包括：计算当前时间和所述最小值的加和，以获得第二时间；

在所述S5之后，进一步包括：针对所述结晶区中的每一个第四节点均执行：根据所述第一时间、所述第二时间和当前第四节点的结晶生成时间，计算所述当前第四节点的透明度；根据所述透明度，对所述雪花模型中的所述当前第四节点进行相应透明度渲染。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述计算所述当前第四节点的透明度，包括：根据公式五，计算所述当前第四节点的透明度；

所述公式五包括：

其中，α为所述当前第四节点的透明度，d为位于区间(0，1)范围内的任一数值，T_e为所述第二时间，T_t为所述当前第四节点的结晶生成时间，T_s为所述第一时间。

8.一种雪花模型生成装置，其特征在于，包括：

第一处理单元，用于针对未计算区中的每一个第一节点均执行：创建当前第一节点对应的至少一个节点，并将所述至少一个节点存入欲结晶区，以及将所述当前第一节点从所述未计算区中移出；

第二处理单元，用于针对所述欲结晶区中的每一个第二节点均执行：根据结晶区中的每一个节点，计算当前第二节点的结晶饱和度；判断所述结晶饱和度是否不小于预设饱和度阈值，若是，将所述当前第二节点从所述欲结晶区中移出，并结束，否则，根据所述当前第二节点的结晶进度，计算所述当前第二节点的结晶耗时；

第三处理单元，用于根据所述欲结晶区中的每一个节点的结晶耗时，确定其中的最小值；

第四处理单元，用于针对所述欲结晶区中的每一个第三节点均执行：判断当前第三节点的结晶耗时是否等于所述最小值，若是，将所述当前第三节点分别移存入所述未计算区和结晶区，并触发第五处理单元，否则，更新所述当前第三节点的结晶进度，并触发所述第五处理单元；

所述第五处理单元，用于判断当前是否达到预设展示条件，若是，触发所述展示单元，否则，触发所述第一处理单元；

所述展示单元，用于根据所述结晶区中的每一个节点，生成雪花模型。

9.根据权利要求8所述的雪花模型生成装置，其特征在于，

所述第一处理单元，具体用于基于预设的3个辅轴，创建当前第一节点对应的至少一个节点；

其中，所述3个辅轴位于同一平面，且任意相邻的两个所述辅轴间的夹角为60°；

所述当前第一节点与所述至少一个节点中的每一个节点间的距离相等；

和/或，

还包括：预处理单元，用于将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区，确定所述种子节点的展示坐标；

所述第一处理单元，还用于根据所述当前第一节点的展示坐标，确定所述至少一个节点中的每一个节点的展示坐标；

所述第五处理单元，具体用于判断所述第四处理单元的执行次数是否达到预设次数，若是，触发所述展示单元，否则，触发所述第一处理单元；

所述展示单元，具体用于根据所述结晶区中的每一个节点的展示坐标，将所述结晶区的每一个节点对应展示在图形上，以形成相应的雪花模型。

10.根据权利要求8或9所述的雪花模型生成装置，其特征在于，

还包括：预处理单元，用于将种子节点分别存入所述未计算区和所述结晶区时，记录当前的第一时间；

所述第四处理单元，还用于在判断出所述当前第三节点的结晶耗时等于所述最小值时，计算当前时间和所述最小值的加和，以获得所述当前第三节点的结晶生成时间；

所述第五处理单元，还用于在判断出当前达到预设展示条件时，计算当前时间和所述最小值的加和，以获得第二时间；

所述展示单元，还用于针对所述结晶区中的每一个第四节点均执行：根据所述第一时间、所述第二时间和当前第四节点的结晶生成时间，计算所述当前第四节点的透明度；根据所述透明度，对所述雪花模型中的所述当前第四节点进行相应透明度渲染。